Domande teoria informatica generale

Domande di teoria sulla struttura del calcolatore

Registri della CPU

1. Descrivere la funzione dei registri di una CPU.

Un registro è un elemento della memoria che può essere letto o scritto molto velocemente e che è utilizzabile per memorizzare risultati parziali o informazioni necessarie al controllo. I principali registri della CPU sono: dati, indirizzi, istruzione corrente, contatore di programma, interruzioni, lavoro e registro di stato.

2. Descrivere la funzione del registro dati di una CPU.

Il registro dati svolge due funzioni: la funzione di scrittura, che provoca la copia del contenuto della cella di memoria nel registro dati, e la funzione di lettura, che provoca la copia del contenuto del registro dati in una cella di memoria.

3. Descrivere la funzione del registro indirizzi di una CPU.

Si trova nell'unità di elaborazione e svolge la funzione di registro degli indirizzi delle celle di memoria. L'indirizzo è la posizione relativa alla prima cella di memoria a cui viene attribuito il valore 0. Possono essere indirizzate al massimo 2^k celle di memoria dove k è la lunghezza in bit del registro. Permette di selezionare una specifica cella di memoria rendendo possibile la lettura dalla memoria e la scrittura in memoria.

4. Descrivere la funzione del registro istruzione corrente di una CPU.

Il registro istruzione corrente contiene, istante per istante, l'istruzione che risulta in elaborazione da parte del programma.

5. Descrivere la funzione del contatore di programma di una CPU.

Contiene l'indirizzo dell'istruzione successiva del programma in esecuzione (processo).

Registro interruzioni

6. Descrivere la funzione del registro interruzioni di una CPU.

Al verificarsi di un'interruzione, la CPU interrompe il programma in esecuzione ed esegue un sottoprogramma, chiamato routine di interrupt, allocato ad uno specifico indirizzo di memoria. Terminata la routine di interrupt, la CPU torna al programma precedentemente interrotto e ne prosegue l'esecuzione.

Altri registri e unità

7. Descrivere la funzione del registro di lavoro di una CPU.

Sono simili alle celle di memoria ma possono essere letti e scritti in modo più rapido senza ricorrere a operazioni di lettura e scrittura. Contengono dati e istruzioni di uso frequente o risultati intermedi delle elaborazioni.

8. Descrivere la funzione del registro di stato di una CPU.

È un insieme di bit presenti nella CPU che indicano lo stato di diversi risultati di operazioni matematiche. Questi bit sono comunemente usati per confrontare e testare condizioni richieste dai programmi. Alcuni sono: bit di carry che indicano la presenza di un riporto, bit di segno che riportano il segno del risultato dell'operazione aritmetica.

9. Definire la funzione dell'unità di controllo e governo.

È responsabile del prelievo e della decodifica delle istruzioni, nonché dell'invio dei segnali di controllo che provocano i trasferimenti o le elaborazioni necessarie per l'esecuzione dell'istruzione codificata. Ha il compito di coordinare l'intero sistema e sotto la sua direzione le informazioni vengono trasferite o elaborate tramite la ALU.

10. Descrivere la funzione della ALU di una CPU.

L'unità aritmetico-logica (ALU) è un elemento della CPU che realizza le operazioni aritmetiche e logiche eventualmente richieste per l'esecuzione delle istruzioni.

11. Descrivere la funzione dell'orologio di sistema di un elaboratore.

L'orologio di sistema si trova nella CPU e serve per sincronizzare le operazioni rispetto ad una data frequenza. Ad ogni impulso del clock, la CPU attua un ciclo d'esecuzione.

Fasi di esecuzione

12. Descrivere le fasi di esecuzione di una istruzione da parte della CPU.

Per ogni istruzione, la CPU esegue tre fasi: fase fetch, fase decode, fase execute.

• Fase fetch: È la fase di reperimento di un'istruzione e si divide a sua volta in 4 passi:
  • La prima fase il contenuto del registro contatore di programma viene trasferito nel registro indirizzi.
  • Nella seconda fase il contenuto della cella di memoria che corrisponde all'indirizzo contenuto nel registro indirizzi viene trasferito nel registro dati tramite il bus di sistema.
  • Nella terza fase il contenuto del registro dati è trasferito al registro istruzione corrente.
  • Nella quarta fase il valore del registro contatore di programma viene incrementato di uno di modo che contenga l'indirizzo dell'istruzione successiva.
• Fase decode: È la fase di interpretazione dedicata alla decodifica dell'istruzione. Comporta l'analisi del contenuto del registro di istruzione corrente per scoprire quale operazione deve essere eseguita.
• Fase execute: È la fase di esecuzione, è differente per ogni operazione e consiste nell'esecuzione dell'operazione stessa.

13. Descrivere la fase di reperimento di un'istruzione da parte di una CPU.

La fase di reperimento, detta anche fase fetch, è la fase in cui la CPU preleva l'istruzione il cui indirizzo è contenuto nel computer e la porta attraverso il bus nel registro istruzione corrente. Questa si suddivide in 4 fasi:

• La prima fase il contenuto del registro contatore di programma viene trasferito nel registro indirizzi.
• Nella seconda fase il contenuto della cella di memoria che corrisponde all'indirizzo...